Porque é que os produtos de aço inoxidável não magnético mostram por vezes magnetismo: Uma explicação especializada

Os produtos em aço inoxidável estão à nossa volta - desde electrodomésticos de cozinha a dispositivos médicos e componentes industriais. "Isto levou a uma ideia errada de que 'o verdadeiro aço inoxidável nunca é magnético', o que não podia estar mais longe da verdade." Muitos consumidores testam o magnetismo dos artigos de aço inoxidável para determinar a sua autenticidade e qualidade, acreditando que a atração magnética significa que o produto é inferior, falsificado ou mal rotulado.

Mas esta sabedoria comum, como qualquer pessoa versada em metalurgia e no fabrico de aço inoxidável sabe, é uma grande simplificação que é muito enganadora. Isto leva-nos à complicação sobre o aço inoxidável magnético na vida quotidiana: A realidade é que muitos materiais autênticos de aço inoxidável - mesmo os anti-magnéticos - criarão um magnetismo mínimo nos ambientes certos.

Neste guia abrangente, vamos esclarecer exatamente porque é que os aços inoxidáveis não magnéticos - especificamente, os graus 201 e 304 - mostram magnetismo, ao mesmo tempo que oferecemos conselhos gerais para ajudar os consumidores e os profissionais a interpretar e avaliar com precisão os seus produtos de aço inoxidável.

As propriedades magnéticas de vários tipos de aço inoxidável

Dito isto, a primeira consideração na seleção do aço inoxidável é que o aço inoxidável não é um e o mesmo material, mas sim uma família de ligas que são agrupadas pela sua estrutura cristalina. Os aços inoxidáveis podem ser categorizados com base na classificação metalúrgica em três grandes grupos.

Aço inoxidável austenítico

As propriedades ferromagnéticas destes aços são mais semelhantes às encontradas entre os tipos comuns (ex: 201, 202, 301, 304 e 316) que normalmente não são magnetizados no sentido geral, pelo que apresentam um comportamento magnético não magnético a muito fraco à temperatura ambiente. Têm uma estrutura cristalina cúbica de face centrada (FCC) e são fracamente não magnéticos.

Embora os consumidores encontrem todos os tipos de produtos de aço inoxidável austenítico em abundância (os artigos de cozinha de grau 304 abundam em todo o mundo), as distinções existem para serem compreendidas e explicam porque é que o magnetismo pode variar tanto de um artigo para outro, mesmo do mesmo grau.

• Estrutura cristalina: Cúbico de faces centradas (FCC)
• Magnetismo normal: Não magnético a muito fracamente magnético
• Comum em utensílios de cozinha, electrodomésticos e ferramentas de processamento de alimentos
• Apesar de serem considerados "não magnéticos", podem apresentar um ligeiro magnetismo em determinadas condições.

Aços inoxidáveis ferríticos (por exemplo, 430)

• Estrutura cristalina: Cúbico centrado no corpo (BCC)
• Magnetismo: Naturalmente magnético
• Menos resistentes à corrosão do que os tipos austeníticos, mas mais económicos.

Aços inoxidáveis martensíticos (por exemplo, 410, 420)

• Estrutura cristalina: Tetragonal centrado no corpo (BCT)
• Magnetismo: Fortemente magnético
• Frequentemente utilizado em facas e ferramentas de corte devido à sua dureza.

A razão pela qual o aço inoxidável austenítico (como o 304) pode tornar-se magnético

Efeito dos elementos de liga e das variações metalúrgicas

A fase austenítica do vulgar aço inoxidável de grau 304, ou "18-8", que é uma liga com cerca de 18% de crómio e 8% de níquel, é estável à temperatura ambiente. Mas mesmo uma ligeira libertação de níquel e/ou crómio durante a produção pode causar a formação não planeada de pequenas quantidades de fases ferríticas ou martensíticas na liga. Tanto as fases ferríticas como as martensíticas são magnéticas e, por conseguinte, são responsáveis por proporcionar um comportamento magnético fraco ao aço.

Por exemplo, no ambiente de produção prático, é quase impossível garantir uma homogeneidade 100% da liga. Pequenas diferenças no processo de fundição e arrefecimento resultam em algo a que os metalúrgicos chamam "segregação química". Várias fases ricas em ferro que são magneticamente reactivas liquidam em áreas visualmente melhoradas. Embora essas áreas representem uma pequena percentagem da liga, a sua resposta magnética pode ser detectada por ímanes domésticos de alta resistência e levar os consumidores a duvidar indevidamente da autenticidade do produto.

Trabalho a frio e efeitos do processamento mecânico

A maquinagem tem um efeito em tudo, não apenas nos aços inoxidáveis - mas talvez a razão mais comum para um aço inoxidável genuinamente não magnético se tornar magnético seja o trabalho a frio, também conhecido como deformação mecânica. O trabalho a frio é a deformação física do metal abaixo da sua temperatura de recristalização, típica em processos de fabrico como laminagem, dobragem, estiramento ou estampagem.

Os aços inoxidáveis austeníticos, independentemente do seu grau, como o 304, são não magnéticos na sua fase de solução; no entanto, quando trabalhados a frio, estes aços sofrem uma transformação parcial na estrutura cristalina da austenite não magnética para martensite magnética. Quanto maior a deformação, mais a fase martensítica local tende a desenvolver-se, resultando numa maior resposta magnética do produto. Por exemplo:

• Um tubo de aço inoxidável típico de Φ76 mm não será essencialmente atraído magneticamente porque a deformação durante o processo de formação é muito pequena.
• Por exemplo, ocorre uma deformação significativa e, por conseguinte, uma melhor atração magnética aumenta notavelmente quando o mesmo lote de aço é estirado numa fração, tal como um tubo de Φ9,5 mm.
• Os tubos rectangulares ou quadrados sofrem ainda mais deformações - especialmente nos cantos - e, por conseguinte, apresentam maior magnetismo.

Este fenómeno, cientificamente conhecido como transformação martensítica induzida por deformaçãoé bem conhecido no mundo da metalurgia, mas pode ser mal compreendido ou não ser conhecido pelos consumidores em geral.

Patently Confusing Consumer Misconceptions and the Ways

Digamos que os consumidores fazem experiências com os seus utensílios de cozinha domésticos utilizando poderosos ímanes de neodímio. Ficarão mesmo convencidos de que os seus produtos de aço inoxidável podem não ser autênticos ou seguros, mesmo que tenham uma pequena quantidade de atração magnética. Mas a experiência metalúrgica prática mostra que o oposto é verdadeiro.

A fim de abordar as questões dos clientes de uma forma prática:

• Efectue um teste de atração magnética contra artigos de aço-carbono normais (como pregos ou parafusos) para ver quão forte é o magnetismo do seu produto em relação ao aço inoxidável. Mesmo quando o aço inoxidável 304 é trabalhado a frio, será muito menos magnético do que os aços-carbono ou os aços inoxidáveis ferríticos, como o grau 430.
• Demonstrar que o magnetismo resultante do trabalho a frio diminui com o tempo, especialmente se o produto for submetido a tratamentos térmicos ou for utilizado durante muito tempo a altas temperaturas (como é o caso dos utensílios de cozinha). Este comportamento monotonicamente decrescente prova que mesmo a deformação mecânica é a fonte do magnetismo para diferenciar o aço inoxidável austenítico genuíno de ligas magnéticas específicas.

Estudo de caso: Utensílios de cozinha decorativos em deformação mecânica

Os conjuntos de utensílios de cozinha feitos de aço inoxidável 304 verdadeiro foram estampados com forças mecânicas aplicadas como parte das operações de moldagem num ambiente prático. O primeiro teste magnético consistiu numa ligeira atração magnética, o que chocou os consumidores habituados aos conhecimentos metalúrgicos.

No entanto, a utilização prolongada a temperaturas de cozedura e o ciclo térmico de rotina em cozinhas mostraram que os novos testes tinham um magnetismo muito reduzido, confirmando que qualquer magnetismo induzido por tensão seria transitório, com pouco risco incremental em termos de qualidade ou segurança do produto. Esta experiência prática justifica a sensibilização dos consumidores para todos os produtos comercializados como sendo de aço inoxidável, o que não está relacionado com o seu grau de magnetismo.

Orientações para consumidores e indústrias

Como aconselham os especialistas em metalurgia e os fabricantes experientes:

• Testes de arrefecimento com ímanes: O magnetismo, por si só, não é uma avaliação fiável da qualidade ou autenticidade do aço inoxidável, afirma o grupo.
• Consultar a documentação e as certificações do produto: Verificar os certificados oficiais do produto ou os relatórios de ensaio de laboratórios independentes fornecidos por fabricantes reputados para validar a especificação do material.
• Importância para o mundo real: Um ligeiro magnetismo resultante do processamento mecânico ou de ligeiras variações químicas não compromete o desempenho, a resistência à corrosão ou a segurança do produto.

Observações finais e lições importantes

De um modo geral, um pouco de magnetismo em produtos de aço inoxidável comuns de grau não magnético, tais como as ligas 304 e 201, é cientificamente compreensível, não é motivo de preocupação e é geralmente bastante normal. As condições em que o magnetismo ocorre normalmente:

• Variação limitada da composição química na produção.
• Processos de trabalho a frio:Deformação mecânica.
• Efeitos magnéticos temporários que desaparecem gradualmente à medida que o tempo e a utilização se acumulam.

Sensibilizar os consumidores e as partes interessadas da indústria para as realidades da nossa indústria ajuda a dissipar estes mitos de uma forma que promove a confiança do consumidor e evita preocupações injustificadas sobre a qualidade do produto. Por conseguinte, os ensaios magnéticos devem ser apenas suplementares (não definitivos) na avaliação dos produtos inoxidáveis.

Este conhecimento holístico permite que os consumidores de todo o mundo reconheçam e aprovem a qualidade e o desempenho autênticos das ofertas de aço inoxidável, independentemente dos casos de propriedades magnéticas temporárias que se manifestam em intervalos inesperados.